中國機械工業(yè)聯(lián)合會科技工作部 李冬茹
>-O/U5<! z8 [yt282 “十五”期間，通過國家相關(guān)計劃的支持，我國在中高檔數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)研究方面有了較大突破，創(chuàng)造了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果和核心技術(shù)，打破國外的技術(shù)封鎖，在五軸聯(lián)動加工機床、車銑復(fù)合加工機床、高速加工機床、納米級分辨率數(shù)控車床等重大數(shù)控裝備上均有突破。開發(fā)出多種中檔數(shù)控機床產(chǎn)品，多軸控制的開放式數(shù)控系統(tǒng)等實現(xiàn)了商品化。各類功能部件，如轉(zhuǎn)塔刀架、電主軸、刀庫、滾珠絲杠等發(fā)展迅速，數(shù)控機床的技術(shù)水平、質(zhì)量水平、可靠性、外觀及工藝水平等取得了長足進步，促進了數(shù)控機床產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)升級和產(chǎn)業(yè)化。
k<cgO[m ONCnVjZ 1 科技創(chuàng)新取得了一批原創(chuàng)性技術(shù)成果
* FmTy| aM {xdTYaU “ 十五” 期間， 通過科技創(chuàng)新，在數(shù)控機床領(lǐng)域取得了一批原創(chuàng)性科技成果，其中具有代表性的產(chǎn)品有：
gq" gUaz l983vKr 1.1 超精密球面加工機床
{U84 _Pi [p2H= 北京機床所自主研制的超精密球面加工設(shè)備， 采用整體減震結(jié)構(gòu)、超精密氣浮主軸和回轉(zhuǎn)工作臺、精密的兩軸氣浮導(dǎo)軌，可滿足薄壁易變形、表面粗糙度要求高的球面和整球零件的超精密加工，加工超精密半球時，表面粗糙度Ra0.025μm。同時，通過大量有針對性的工藝試驗，摸索出了較完整的球體超精密加工的工藝技術(shù)，為批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。該類設(shè)備也可服務(wù)于如透鏡模具、照相機塑料鏡片、條形碼閱讀設(shè)備、激光加工機光路系統(tǒng)用聚焦反射鏡等高技術(shù)產(chǎn)品。
}=|!:kiE STglw-TC\ 1.2 數(shù)控砂帶凸輪軸磨床
iC*F @c ~)W8 上海機床廠有限公司在周勤之院士的帶領(lǐng)下，研制的采用共扼原理的數(shù)控砂帶凸輪軸成形磨床，可同時加工所有的凸輪型面。
l/Vo-# = b[_@zq ] 1.3 金屬板料無模成型制造系統(tǒng)
= +x yI AQc,>{Lm 由吉林工業(yè)大學(xué)研制成功的金屬板料無模成型制造系統(tǒng)，以多點成形技術(shù)為核心，利用計算機控制一系列規(guī)則排列的沖頭點陣，通過調(diào)整沖頭高度形成所需的成形曲面，代替模具實現(xiàn)金屬板殼類件的無模、快速、數(shù)字化成形。通過攻克快速調(diào)形機構(gòu)及其控制系統(tǒng)、柔性壓邊、起皺與壓痕控制及回彈補償?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出分段成形、反復(fù)成形、多道成形、閉環(huán)成形以及薄板多點成形等新工藝，研制出3150kN、2000kN、630kN和200kN四種規(guī)格的無模多點成形集成系統(tǒng)及配套的CAD/CAM專用軟件，并在長春軌道客車股份有限公司使用多點成形系統(tǒng)首次實現(xiàn)了流線形火車頭覆蓋件的無模多點成形。
6: ]*c[7 ; /0 Q1- 1.4 大型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床
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/v 6l } =v )Js 由齊齊哈爾二機床集團、清華大學(xué)和哈爾濱電機廠有限公司“產(chǎn)學(xué)研用” 密切合作開發(fā)的XNZD2415大型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床，是我國在并聯(lián)機床研究方面的一個突破。該機床取得了/項國家發(fā)明專利，結(jié)合串聯(lián)結(jié)構(gòu)與并聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，采用雙柱龍門工作臺移動式，用直線驅(qū)動實現(xiàn)虛擬空間坐標(biāo)位置變換，結(jié)構(gòu)簡單，多自由度運動能力強，具有較高的柔性和工藝集成度。并聯(lián)運動采用兩組平行四邊形機構(gòu)，A/C擺角銑頭采用雙蝸桿消隙機構(gòu)驅(qū)動，交叉滾柱軸承支撐，剛度高，保證了主軸進給剛度及精度，實現(xiàn)A軸轉(zhuǎn)角±105°，C軸連續(xù)轉(zhuǎn)角0~400°，可實現(xiàn)葉片、導(dǎo)葉等復(fù)雜空間曲面的加工。由清華大學(xué)開發(fā)的基于RT-Linux的數(shù)控系統(tǒng)采用高精度控制算法，應(yīng)用數(shù)控后置處理系統(tǒng)將標(biāo)準刀位文件轉(zhuǎn)換為標(biāo)準加工代碼。
[2dn\z28 e {KByFl 由于混聯(lián)機床的主運動集中在并聯(lián)構(gòu)件上，運動部件質(zhì)量輕，運動速度快， 可以完成高速切削加工。相比之下，機床重量可降低四分之一，制造周期可以縮短40%。XNZD2415型數(shù)控龍門混聯(lián)機床通過在哈爾濱電機廠水電分廠近兩年時間的生產(chǎn)應(yīng)用，在加工水輪機葉片和導(dǎo)葉曲面中，表明該機床性能可以滿足加工要求。
4&HXkRs: W,K%c= 由哈爾濱量具刃具集團、哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的并聯(lián)機床采用典型的并聯(lián)機構(gòu)加一臥置（或立置）數(shù)控轉(zhuǎn)臺，形成并、串聯(lián)的七軸聯(lián)動機床，能實現(xiàn)五坐標(biāo)聯(lián)動。在并聯(lián)機床裝自動刀庫，在機床上可自動標(biāo)定及在線檢測。目前已有4臺用于哈爾濱汽輪機廠的葉片加工。
?]rPRV l9Q(xuhv 上述新型結(jié)構(gòu)機床在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用，標(biāo)志著我國自主開發(fā)的混并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床開始步入實用階段。
E7Ulnvd !=y] Sv~h 1.5 納米精度微型數(shù)控磨床
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G_0B 0x9 x@gF 納米精度微型數(shù)控磨床是上海機床廠有限公司與國外合作開發(fā)的具有國際水平的外圓磨床。該機床的床身采用整體式大理石結(jié)構(gòu)，具有精度高、抗震性好的特點。機床主軸轉(zhuǎn)速達到60000r/min，砂輪架軸采用空氣密封冷卻系統(tǒng)，機床長度150mm， 砂輪架進給50mm， 采用最小直徑可達0.2mm的金剛石砂輪，可滿足高精度小孔、槽、臺階面的加工，尤其適合小型液壓閥芯的超精密磨削，是目前國內(nèi)生產(chǎn)的精度最高、規(guī)格最小的磨床。
4pln5v= i@][rdhT 1.6 磁懸浮軸承高速主軸單元
k2xHH$+{#= jM &r{^( 山東大學(xué)研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的內(nèi)裝式電機驅(qū)動磁懸浮軸承高速主軸單元樣機。山東大學(xué)通過采用遺傳算法對電磁軸承進行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計，開展了磁懸浮軸承的仿真研究、磁懸浮軸承起浮試驗、轉(zhuǎn)速試驗、軸承剛度測試以及工業(yè)磨削試驗，該主軸單元樣機的最高轉(zhuǎn)速達到34,000/min，剛度達到645.9N/μm， 回轉(zhuǎn)精度達到0.0015mm。數(shù)字控制器采用DSPTMS320系列負責(zé)控制算法，采用TMS320VC33為系統(tǒng)硬件平臺，基于G(HI的功率放大器設(shè)計，PC機監(jiān)視狀態(tài)實時顯示。通過在濟南四機數(shù)控機床有限公司研制的J4K-095數(shù)控內(nèi)外圓復(fù)合磨床上進行磨削實驗，目前磨出的鋼試件內(nèi)孔表面粗糙度為Ra0.89μm（見圖4）。雖然距工業(yè)應(yīng)用還有一段距離，但為我國跟蹤國際先進技術(shù)發(fā)展打下了初步基礎(chǔ)。磁懸浮軸承如應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電機、腐蝕液體電鍍系統(tǒng)及其他高速旋轉(zhuǎn)機械和潔凈環(huán)境等領(lǐng)域，可發(fā)揮磁軸承高轉(zhuǎn)速、無摩擦、長壽命、不用潤滑、無污染、低功耗等優(yōu)點。
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